武小峰，王成亮，王 偉，王智勇，榮克林

（北京強(qiáng)度環(huán)境研究所，北京，100076）

0 引 言

以俄羅斯匕首、鋯石為代表的高速武器具有高馬赫數(shù)、高機(jī)動(dòng)、強(qiáng)突防等特點(diǎn)，成為當(dāng)前世界軍事強(qiáng)國(guó)角力的熱點(diǎn)。高速飛行器在飛行過(guò)程中承受著極其嚴(yán)酷的氣動(dòng)力熱載荷環(huán)境，這給飛行器設(shè)計(jì)、熱防護(hù)材料制備、地面試驗(yàn)?zāi)M考核等方面均帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

針對(duì)高速飛行器結(jié)構(gòu)力熱性能的地面試驗(yàn)考核方法主要有風(fēng)洞與輻射熱試驗(yàn)兩類，其中輻射熱試驗(yàn)是以石英燈、石墨等為加熱元件，通過(guò)高溫輻射的方式對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行加熱，進(jìn)而考核結(jié)構(gòu)傳熱承載性能的一種重要的地面試驗(yàn)手段。輻射熱試驗(yàn)具有非接觸熱場(chǎng)施加、易于與其他力學(xué)載荷（靜力、振動(dòng)、噪聲等）相組合，力熱載荷按飛行條件時(shí)序可控，以及通過(guò)拼接可適用于大尺寸乃至全彈結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于常規(guī)飛行器和高速飛行器的研制和批抽檢試驗(yàn)。

輻射加熱機(jī)理簡(jiǎn)單，但由于加熱機(jī)制與高空或風(fēng)洞的對(duì)流加熱不同，輻射熱試驗(yàn)?zāi)M飛行力熱載荷的等效關(guān)系和適用性需要明確。另外，輻射熱試驗(yàn)中存在諸多影響試驗(yàn)?zāi)M效果的因素，特別是針對(duì)高速飛行器，其載荷環(huán)境與常規(guī)飛行器相比又有新的特點(diǎn)，對(duì)試驗(yàn)?zāi)M有效性提出了更高的要求，因此對(duì)相關(guān)影響因素需要重點(diǎn)關(guān)注研究。本文針對(duì)輻射熱試驗(yàn)?zāi)M有效性及其影響因素開(kāi)展了分析研究工作，以期闡明試驗(yàn)?zāi)M機(jī)理，提升對(duì)高速飛行器結(jié)構(gòu)力熱性能考核試驗(yàn)?zāi)M的有效性。

1 輻射熱試驗(yàn)?zāi)M機(jī)理

高速飛行器在大氣層中飛行，周?chē)諝馐艿綇?qiáng)烈的壓縮和劇烈的摩擦作用，空氣溫度急劇升高，熱能迅速向飛行器表面?zhèn)鬟f。結(jié)構(gòu)壁面吸收到空氣邊界層施加的熱壁熱流如下：

需要注意的是，輻射熱試驗(yàn)中通常采用熱流傳感器來(lái)測(cè)量結(jié)構(gòu)件收到的輻射熱流的大小，為了保證熱流傳感器測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性，在結(jié)構(gòu)表面往往需要進(jìn)行涂黑處理，以保證結(jié)構(gòu)件與熱流傳感器表面的發(fā)射率一致，因此式（3）中的發(fā)射率與式（2）中的結(jié)構(gòu)真實(shí)的表面發(fā)射率不一定相同。

由式（2）、式（3）可知，輻射熱試驗(yàn)雖然與氣動(dòng)加熱的換熱機(jī)理不同，但從研究結(jié)構(gòu)熱特性的試驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，可以通過(guò)模擬結(jié)構(gòu)表面凈吸收的熱流或表面溫度的方式，建立起兩者的等效關(guān)系。只要保證結(jié)構(gòu)表面在每一瞬間吸收熱流或表面溫度與飛行情況一致，即可獲得相同的結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度響應(yīng)，而與加熱方式無(wú)關(guān)，這就是輻射熱試驗(yàn)的模擬機(jī)理。進(jìn)一步地，結(jié)構(gòu)受熱后的熱應(yīng)力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)分布和外邊界、內(nèi)部結(jié)構(gòu)約束相關(guān)，在結(jié)構(gòu)相同、外部約束相同的前提下，只要保證溫度場(chǎng)相同，就可以準(zhǔn)確模擬內(nèi)部的受力狀態(tài)。

2 試驗(yàn)有效性影響因素分析

根據(jù)圖1 所示的輻射熱試驗(yàn)的換熱關(guān)系，為了在實(shí)際工程試驗(yàn)中有效模擬結(jié)構(gòu)件受到的飛行載荷條件，需要保證載荷條件的準(zhǔn)確施加與測(cè)試，同時(shí)降低空氣對(duì)流等環(huán)境因素的影響。下面將針對(duì)幾種影響輻射熱試驗(yàn)有效性的因素進(jìn)行分析研究。

圖1 輻射熱試驗(yàn)換熱關(guān)系示意Fig.1 Schematic Diagram of Heat Transfer in Radiation Thermal Test

2.1 載荷施加方法

2.1.1 熱載荷施加

對(duì)于高速飛行器，不同區(qū)域和部位的氣動(dòng)加熱是非均勻的。為了模擬非均勻熱場(chǎng)，輻射熱試驗(yàn)中加熱器設(shè)計(jì)時(shí)采取類似于有限元方法的分區(qū)離散方法，每個(gè)溫區(qū)內(nèi)熱流均勻分布，不同溫區(qū)間熱流不同，總體上以階梯型分布近似模擬連續(xù)曲線分布的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)非均勻熱場(chǎng)的模擬。

同一溫區(qū)內(nèi)熱場(chǎng)的均勻性，以及不同溫區(qū)間的燈頭盲區(qū)是評(píng)價(jià)熱場(chǎng)施加效果的關(guān)鍵。以圖2 所示的雙排平面石英燈加熱器（兩個(gè)溫區(qū)）為例，石英燈間距和數(shù)量、石英燈與結(jié)構(gòu)件距離、多排石英燈之間距離等因素均會(huì)影響到達(dá)試驗(yàn)件表面的熱場(chǎng)均勻性。

圖2 雙排石英燈熱場(chǎng)均勻性評(píng)價(jià)示意Fig.2 Schematic Diagram of Thermal Field Uniformity for Double-Row Quartz Lamp

首先，石英燈間距和石英燈與結(jié)構(gòu)件距離對(duì)于熱場(chǎng)均勻性呈反相關(guān)關(guān)系：越大，結(jié)構(gòu)件表面方向熱場(chǎng)越不均勻；而越大，結(jié)構(gòu)件表面方向熱場(chǎng)越均勻。如圖3 所示，當(dāng)=80 mm、=50 mm 時(shí)，可以清晰地看出單根石英燈的輻射熱場(chǎng)效果，這時(shí)減小石英燈間距或增加與結(jié)構(gòu)件的距離，均可以明顯改善方向輻射熱場(chǎng)均勻性。另外，從圖3 還可以看出距離加熱對(duì)稱中心位置越遠(yuǎn)，熱流密度逐漸降低，因此需要足夠的石英燈數(shù)量，以擴(kuò)大加熱區(qū)域范圍，才能保證熱場(chǎng)均勻性達(dá)到一定的要求。

圖3 石英燈間距及與結(jié)構(gòu)件距離對(duì)熱場(chǎng)均勻性的影響Fig.3 Effects of Quartz Lamp Spacing and Distance between Quartz Lamp and Specimen on Thermal Field Uniformity

對(duì)于方向熱場(chǎng)均勻性，圖4 給出了多排石英燈之間距離的影響。由圖4 可以看出多排石英燈之間距離越小，熱場(chǎng)越均勻。在實(shí)際工程應(yīng)用中，常采用如圖5 所示的多排石英燈共用電極交叉排布的方式來(lái)減小多排石英燈之間距離，增加方向熱場(chǎng)均勻性。

圖4 多排石英燈之間距離對(duì)熱場(chǎng)均勻性的影響Fig.4 Effects of Distance between Multiple-row Quartz Lamp on Thermal Field Uniformity

圖5 多排石英燈共用電極交叉排布Fig.5 Cross Arrangement of Multiple-row Quartz Lamp with Common Electrode

2.1.2 力載荷施加

針對(duì)高速飛行器高溫條件下氣動(dòng)力載荷的模擬與常溫加載基本相同，通過(guò)過(guò)渡機(jī)構(gòu)將力傳感器和加載裝置引出熱場(chǎng)之外，或采取有效防熱措施，使其處于常溫條件下工作。對(duì)于分布靜力的加載，通常有兩種方式：a）通過(guò)離散化方法和杠桿級(jí)聯(lián)的方式，將分布力等效為多個(gè)集中力的方式；b）采用氣壓或液壓的方法，通過(guò)包帶或氣囊施加均勻的外壓。對(duì)于振動(dòng)載荷，在對(duì)飛行器結(jié)構(gòu)進(jìn)行輻射加熱的同時(shí)，采用經(jīng)隔熱防護(hù)后的振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)激勵(lì)的施加。對(duì)于噪聲載荷，采用行波管或混響室對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行噪聲激勵(lì)。

氣動(dòng)力載荷施加的有效性，一方面取決于設(shè)計(jì)部門(mén)給出的載荷計(jì)算準(zhǔn)確性，另一方面也取決于加載過(guò)程中對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位載荷模擬的等效性。其中，在載荷等效上，需要根據(jù)受力分析，考慮實(shí)際試驗(yàn)空間等因素，進(jìn)行載荷分配，同時(shí)避免局部應(yīng)力集中；在試驗(yàn)邊界上，盡量采用與被試對(duì)象真實(shí)連接的艙段進(jìn)行邊界剛度、強(qiáng)度以及導(dǎo)熱、熱容的模擬。

2.2 參數(shù)測(cè)試

在輻射熱試驗(yàn)中，常見(jiàn)的試驗(yàn)控制方法主要包括溫度控制、熱流控制，以及溫度熱流耦合的冷壁熱流控制等，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)表面溫度和凈吸收熱流的準(zhǔn)確測(cè)試，是保障試驗(yàn)?zāi)M有效性的關(guān)鍵。

2.2.1 溫度測(cè)試方法

目前在輻射熱試驗(yàn)中常用的結(jié)構(gòu)表面溫度測(cè)試方法分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式測(cè)溫以熱電偶為主，其測(cè)溫范圍取決于其使用材料的耐溫性能，常用的K 型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測(cè)溫范圍小于1200 ℃；非接觸式測(cè)溫方法中，常用單波段紅外測(cè)溫法，該方法需要提前知道并設(shè)置被測(cè)目標(biāo)的發(fā)射率。

高速飛行器結(jié)構(gòu)的部分外表面溫度超過(guò)1000 ℃，因此對(duì)于外表面溫度測(cè)試主要以非接觸式測(cè)溫為主。采用單波段紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)射率的準(zhǔn)確設(shè)置至關(guān)重要。圖6 為某石英燈輻射加熱試驗(yàn)中同時(shí)采用K 型熱電偶和單波段紅外點(diǎn)溫儀（Reytek，MMG5 系列，量程250～1650 ℃）對(duì)高速飛行器熱防護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，其中點(diǎn)溫儀設(shè)置的發(fā)射率采用TEMP 2000A 紅外發(fā)射率/反射率測(cè)試儀（波長(zhǎng)范圍：3～35 μm）在常溫下進(jìn)行測(cè)定。可以看出，雖然整體上點(diǎn)溫儀與熱電偶測(cè)試溫度基本一致，但溫度較低時(shí)，點(diǎn)溫儀測(cè)試溫度偏高，而溫度較高時(shí)，點(diǎn)溫儀測(cè)試結(jié)果偏低，說(shuō)明結(jié)構(gòu)表面發(fā)射率會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)表面高溫發(fā)射率的準(zhǔn)確測(cè)定，是提升單波段紅外測(cè)溫方法測(cè)試精度的關(guān)鍵。

圖6 某試驗(yàn)結(jié)構(gòu)表面溫度點(diǎn)溫儀與熱電偶測(cè)試結(jié)果Fig.6 Test Results of Infrared Spot Thermometer and Thermocouple for a Certain Specimen

此外，還可以采用不依賴于結(jié)構(gòu)表面發(fā)射率的多光譜測(cè)溫手段來(lái)對(duì)高速飛行器輻射熱試驗(yàn)中結(jié)構(gòu)外表面溫度進(jìn)行測(cè)試。多光譜測(cè)溫法通過(guò)制備多個(gè)光譜通道，利用多個(gè)光譜的輻射亮度測(cè)量信息來(lái)獲取目標(biāo)溫度，該方法可以規(guī)避了發(fā)射率和波長(zhǎng)選取帶來(lái)的影響，對(duì)被測(cè)對(duì)象要求較低，因而表現(xiàn)出了很好的發(fā)展前景。

除了結(jié)構(gòu)表面發(fā)射率外，輻射加熱元件的背景光干擾也會(huì)影響非接觸式紅外溫度測(cè)試。對(duì)于石英燈加熱元件，由于石英燈管可以有效阻擋波長(zhǎng)5 μm 以上的光譜透射，因此在采用紅外測(cè)溫時(shí)，通過(guò)選擇測(cè)試波長(zhǎng)即可避免光源背景光的干擾。但是對(duì)于更高加熱功率的石墨加熱元件，光源波長(zhǎng)覆蓋全光譜范圍，很難通過(guò)選擇測(cè)試波長(zhǎng)來(lái)避免光源干擾，這時(shí)就需要對(duì)石墨輻射背景光進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)修正來(lái)消除背景光影響。

2.2.2 熱流密度測(cè)試方法

針對(duì)高速飛行器結(jié)構(gòu)的輻射熱試驗(yàn)，常采用水冷的戈登式熱流傳感器進(jìn)行到達(dá)結(jié)構(gòu)表面的熱流密度測(cè)試，其基本原理是利用熱敏感元件（康銅圓片）在輻射場(chǎng)作用下產(chǎn)生的徑向溫差來(lái)表征熱流密度大小。熱流傳感器的測(cè)試結(jié)果能否準(zhǔn)確衡量結(jié)構(gòu)表面的到達(dá)熱流，主要受表面發(fā)射率和對(duì)流效應(yīng)兩個(gè)因素的影響。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行涂黑處理，使結(jié)構(gòu)與熱流傳感器表面的發(fā)射率相同，即可避免表面發(fā)射率導(dǎo)致的差異。而對(duì)于對(duì)流效應(yīng)，由于熱流傳感器的水冷作用，敏感元件表面溫度遠(yuǎn)低于試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)表面溫度，導(dǎo)致兩者之間的空氣對(duì)流換熱存在差異，因此對(duì)于空氣對(duì)流效應(yīng)對(duì)熱流密度測(cè)試的影響需要進(jìn)行評(píng)估。在后面2.3.1節(jié)中，介紹了評(píng)價(jià)空氣對(duì)流效應(yīng)的方法，并對(duì)某種特定狀態(tài)的空氣對(duì)流影響進(jìn)行了測(cè)定。

另外，熱流傳感器與結(jié)構(gòu)件的相對(duì)位置也是影響輻射熱試驗(yàn)有效性的重要因素之一。如圖7 所示，對(duì)于尺寸較小較規(guī)整的結(jié)構(gòu)件，可以在結(jié)構(gòu)件受熱平面附近布置熱流傳感器進(jìn)行熱流密度測(cè)試與試驗(yàn)控制；但對(duì)于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)件表面通常不允許打孔安裝熱流傳感器，而在附近布置傳感器又可能存在較大的測(cè)試偏差，因此常在石英燈或石墨加熱元件另一側(cè)的水冷反射板上布置熱流傳感器，通過(guò)提前測(cè)試這一位置熱流密度與試驗(yàn)件表面熱流密度之間的關(guān)系（位置系數(shù)調(diào)試），間接評(píng)估試驗(yàn)件表面的熱流密度并開(kāi)展試驗(yàn)控制。

圖7 結(jié)構(gòu)件與熱流傳感器相對(duì)位置示意Fig.7 Schematic Diagram of Relative Position between Heat Flux Sensor and Specimen

為了更準(zhǔn)確地獲得位置系數(shù)，需要盡量使用與真實(shí)結(jié)構(gòu)相同的材料模擬件進(jìn)行調(diào)試，但在實(shí)際試驗(yàn)中，有時(shí)也可使用與水冷反射板相同的水冷模擬件進(jìn)行調(diào)試。圖8 和圖9 分別給出了石英燈和石墨不同加熱條件下位置系數(shù)調(diào)試仿真結(jié)果，其中水冷反射板和結(jié)構(gòu)件與加熱元件之間的距離相等，通過(guò)測(cè)試放置在水冷反射板中間的熱流密度與結(jié)構(gòu)件中間的熱流密度，得出位置系數(shù)=/?？梢钥闯?，在石英燈加熱條件下，到達(dá)水冷反射板和結(jié)構(gòu)件表面的熱流密度之間有差異，并且隨著加熱溫度的增加，差異逐漸增大，位置系數(shù)逐漸升高；而在石墨加熱條件下，到達(dá)水冷反射板和結(jié)構(gòu)件表面的熱流密度基本相同，位置系數(shù)接近于1，基本不隨加熱溫度而改變。石英燈與石墨結(jié)果的差異主要體現(xiàn)在發(fā)熱元件的尺寸及間隙上：試驗(yàn)中常用的石英燈加熱器燈絲尺寸較細(xì)（直徑約3 mm），而兩根石英燈之間的間距較大（20 mm），加熱元件本體與間隙的面積之比較?。皇訜崞鲉胃珯M向尺寸較大（25 mm），而間隙較?。?0 mm），加熱元件本體與間隙的面積之比較大。小的間隙使得水冷反射板與結(jié)構(gòu)件之間的輻射換熱難以進(jìn)行，兩個(gè)熱流傳感器獲得的熱流以石墨本體的輻射熱流為主，是否采用真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)試的影響不大。因此在高速飛行器常用的石墨加熱條件下，可以采用與水冷反射板相同的水冷模擬件替代真實(shí)結(jié)構(gòu)件進(jìn)行位置系數(shù)調(diào)試，但是在調(diào)試過(guò)程中，需關(guān)注水冷反射板與真實(shí)結(jié)構(gòu)在空氣對(duì)流效應(yīng)方面的差異評(píng)估。

此次研究采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料采用[n（%）]表示，比較行 χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料間比較采用（±s）表示，行 t檢驗(yàn)，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖8 石英燈加熱條件下的位置系數(shù)調(diào)試結(jié)果Fig.8 Debugging Results of Position Coefficient under Quartz Lamp Heating

圖9 石墨加熱條件下的位置系數(shù)調(diào)試結(jié)果Fig.9 Debugging Results of Position Coefficient under Graphite Heating

2.3 環(huán)境效應(yīng)

高速飛行器在地面輻射熱試驗(yàn)中的大氣環(huán)境與高空飛行環(huán)境不同，其中地面輻射熱試驗(yàn)會(huì)受到空氣對(duì)流效應(yīng)的影響，并且地面試驗(yàn)環(huán)境與高空環(huán)境在氧含量和壓力條件上也有較大差異。這些環(huán)境因素會(huì)對(duì)試驗(yàn)?zāi)M有效性產(chǎn)生影響。

2.3.1 空氣對(duì)流效應(yīng)

輻射熱試驗(yàn)中隨著加熱元件和結(jié)構(gòu)溫度的升高，二者之間的空氣溫度也隨之升高，進(jìn)而會(huì)形成較為強(qiáng)烈的對(duì)流效應(yīng)。對(duì)流效應(yīng)主要會(huì)對(duì)熱流測(cè)試和試驗(yàn)控制產(chǎn)生一定的影響，其影響程度與加熱熱流的大小、結(jié)構(gòu)外形、表面狀態(tài)、粗糙度、試驗(yàn)封閉狀態(tài)等因素相關(guān)。為了獲取輻射熱試驗(yàn)中對(duì)流效應(yīng)的影響，通常會(huì)在常壓空氣環(huán)境和低氣壓環(huán)境（沒(méi)有自然對(duì)流）下分別開(kāi)展輻射熱試驗(yàn)，在保證相同輻射加熱條件下，對(duì)比獲得對(duì)流效應(yīng)的影響。

圖10 為某試驗(yàn)中測(cè)得的對(duì)流熱流密度結(jié)果。其中是在常壓空氣環(huán)境下的綜合熱流測(cè)試結(jié)果，包含輻射熱流和對(duì)流熱流兩部分；為低氣壓環(huán)境下（2000 Pa）的輻射熱流測(cè)試結(jié)果，對(duì)流熱流可以忽略不計(jì)。可以看出常壓空氣環(huán)境下，曲線存在明顯的空氣對(duì)流擾動(dòng)現(xiàn)象，而低壓環(huán)境下，曲線數(shù)據(jù)光滑，排除了對(duì)流效應(yīng)的影響。另外，隨著加熱條件的不斷升高，常壓與低壓結(jié)果相減得出的對(duì)流熱流逐漸升高，最高達(dá)到約6 kW/m量級(jí)。

圖10 對(duì)流效應(yīng)測(cè)試結(jié)果Fig.10 Test Results of Convective Effect

2.3.2 氧氣效應(yīng)

相對(duì)于高空環(huán)境，地面環(huán)境的氧分壓偏高。對(duì)于酚醛等燒蝕型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，富氧的地面試驗(yàn)環(huán)境，會(huì)使材料發(fā)生明顯的冒煙燃燒現(xiàn)象。煙塵和火焰不僅會(huì)影響輻射熱量的施加，還會(huì)影響熱流和非接觸式紅外溫度測(cè)試的精度，因此通常來(lái)講，燒蝕型防隔熱材料不宜采用輻射熱試驗(yàn)進(jìn)行力熱性能的考核。而對(duì)于非燒蝕型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)，雖然冒煙燃燒現(xiàn)象可以避免，但是結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間高溫氧化后的力學(xué)性能可能會(huì)發(fā)生變化。有研究表明，C/SiC 復(fù)合材料在長(zhǎng)時(shí)間空氣氧化環(huán)境下，剩余強(qiáng)度隨加熱溫度非線性變化，在700 ℃衰減最為嚴(yán)重。因此，針對(duì)高速飛行器熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的力熱試驗(yàn)，為了提升試驗(yàn)考核有效性，需要考慮高空較低氧分壓的影響，在能夠模擬高空氧分壓的低氧環(huán)境試驗(yàn)艙中開(kāi)展試驗(yàn)。此外，在低氧環(huán)境中開(kāi)展試驗(yàn)，還可以有效降低石墨加熱元件的氧化損耗，提升石墨加熱器的使用壽命和可靠性。

2.3.3 低氣壓效應(yīng)

高空環(huán)境與地面環(huán)境的另一個(gè)重要差別就在于壓力不同。壓力的差異對(duì)于高速飛行器力學(xué)承載性能的影響不大，但對(duì)于常用的輕質(zhì)多孔型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的防隔熱性能影響極大。地面常壓環(huán)境下，多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部的導(dǎo)熱主要有輻射和對(duì)流兩部分，而在高空低氣壓環(huán)境下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣體析出，對(duì)流效應(yīng)減弱，進(jìn)而降低了結(jié)構(gòu)自身的導(dǎo)熱能力。

圖11 某多孔材料在不同壓力和熱端溫度下的等效熱導(dǎo)率Fig.11 Equivalent Thermal Conductivity of a Porous Material at Various Pressure and Hot-side Temperature

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了針對(duì)高速飛行器結(jié)構(gòu)力熱性能考核的輻射熱試驗(yàn)?zāi)M方法，明確了模擬機(jī)理，重點(diǎn)研究了力熱載荷施加方法，溫度、熱流參數(shù)測(cè)試方法，以及空氣對(duì)流、氧氣和壓力環(huán)境等因素對(duì)試驗(yàn)?zāi)M有效性的影響，并提出了相應(yīng)解決方案。上述研究成果可提高輻射熱試驗(yàn)對(duì)飛行力熱環(huán)境的模擬準(zhǔn)確程度，進(jìn)一步提升輻射熱試驗(yàn)的有效性和對(duì)高速飛行器的適用性。